Токсические вещества, выделяемые плесневыми грибами
Развитие плесневых грибов при неблагоприятных условиях хранения сильно влияет на все компоненты зерновки. Обычно мицелий плесеней распространяется по поверхности зерна и проникает внутрь зародыша и эндосперма. Это происходит не только из-за наличия трещин в оболочках зерна, но, вероятно, и из-за того, что клетчатка плодовой и семенной оболочек растворяется мощными ферментными системами грибов. Наиболее ярко выраженным следствием развития плесеней является повышение кислотного числа жира зерна в результате воздействия липаз плесеней. Наряду с этим заплесневевшее зерно приобретает специфический запах, о природе которого уже было сказано. Ho, кроме того, исследование зерна, пораженного некоторыми видами плесеней, показало возможность присутствия в нем токсичных для человека и животных продуктов метаболизма этих грибов. Микрофлора хранящегося зерна различных культур и биология развития плесеней всегда привлекали большое внимание исследователей, а имеющиеся обширные материалы обобщены в монографиях. Вопросам токсичности продуктов обмена веществ плесеней, поражающих зерно и семена бобовых культур, посвящена огромная литература и целый ряд монографий и обзоров. По-видимому, наибольшее значение для гигиены питания человека и кормления животных имеют токсины, выделяемые плесенями, относящимися к родам Fusarium и Aspergillus.
На зерне, оставшемся в поле неубранным и перезимовавшем на корню или в валках, развивается вид плесени Fusarium sporotrihiella. Скармливание такого зерна скоту приводит к нарушениям нормальных функций организма и смерти. Употребление в пищу человека фузариозного зерна может вызвать тяжелое заболевание — септическую ангину. Токсины находятся в липидной фракции зерна и являются стерололактонами.
Наряду с этим в липидах токсичного зерна обнаружены ядовитые для человека жирные кислоты — изокротоновая и рициноловая. Далеко не все штаммы Fusarium sporotrihiella выделяют эти яды, поэтому обнаружение в составе микрофлоры зерна этого вида плесеней еще не является доказательством его токсичности. Для идентификации присутствия токсинов необходимо применять биологическую пробу, основанную на реакции подопытных лабораторных животных при нанесении экстракта липидов на кожу. Кроме того, аналитическое доказательство наличия токсинов получают при исследовании препаратов, разделенных тонкослойной хроматографией по флуоресценции в ультрафиолетовом свете.
Широко распространены на зерне и семенах бобовых культур в жарком и влажном климате тропиков и субтропиков плесени, относящиеся к виду Aspergillus flavus. Выделяемые ими токсины впервые были обнаружены на семенах арахиса, импортированного из Африки в Англию. Скармливание их птице привело к массовому падежу вследствие поражения печени.
Из токсичных семян методом тонкослойной хроматографии были выделены по крайней мере две фракции, обозначенные как афлатоксин B1, В2, G1, G2, названные так по цвету флуоресценции (Blue — голубой, Green — зеленый). Фракции B1 и G1 продуцируются грибом в большем количестве, чем остальные. Афлатоксин встречается в виде различных производных, структура которых представлена на рисунке 79. Афлатоксин содержится также в зерне кукурузы, выращенной в южной части кукурузного пояса США, где ее убирают при повышенной влажности воздуха. На зерне в колосе или початке Aspergillus flavus не обнаруживается, заражение им происходит после уборки и обмолота. Минимальное содержание влаги, при которой может развиваться этот вид плесени, составляет 18—18,5% для зерна злаков и 9— 10% для семян арахиса и других масличных. Минимальная температура его развития 12° С, оптимальная 27° С и максимальная 42° С.
Следовательно, те же условия, которые вызывают порчу зерна в результате интенсивной жизнедеятельности самого зерна и развития на нем микрофлоры, способствуют и образованию афлатоксина. Наиболее опасными зонами в отношении поражения A. flavus является Африка, Индия и Южная Азия, объектами поражения служат здесь бобовые, семена хлопка, кокосовые продукты.
При обследовании 530 образцов товарной пшеницы, выращенной в США, 500 образцов сорго и 300 образцов овса было обнаружено присутствие афлатоксина только в двух образцах пшеницы, шести образцах сорго, трех образцах овса. Содержание токсина было настолько мало, что биологическая проба не дала положительных результатов на его присутствие. Методы анализа зерна на афлатоксин описаны неоднократно.
Вероятно, несколько больше поражается A. flav зерно кукурузы. Так, из 1300 образцов товарного зерна 35 дали положительную реакцию на афлатоксин, и биопроба оказалась позитивной.
Другой вид плесени Aspergillus parasitikus продуцирует токсин, который, возможно, является предшественником афлатоксина и называется паразитикол. Он найден также и в культурах A. flavus.
Плесени Aspergillus ochroceus Penicillium viridicatum способны вырабатывать охратоксин, обнаруживаемый иногда на заплесневевшем зерне кукурузы или шроте. Он ядовит для птицы и свиней.
Початки и зерно кукурузы в процессе хранения нередко поражаются плесенью Fusarium roseum, метаболит которого зеараленон очень ядовит для свиней. По данным обследования, около 17% зерна кукурузы в США, поступившего на переработку, содержало зеараленон в количествах, опасных для скота.
Данные показывают, что неблагоприятные условия хранения в определенных случаях могут вызвать накопление в зерне ядовитых для человека и сельскохозяйственных животных продуктов метаболизма плесеней. Отсюда вытекает необходимость постоянного контроля за состоянием зерна и принятия соответствующих мер, предотвращающих развитие микроорганизмов. Наиболее радикальным способом является снижение влажности зерна перед его закладкой на хранение до таких пределов, при которых развитие плесеней и бактерий исключено.
В последние годы большое внимание технологов привлекает возможность консервирования влажного зерна путем применения бактерио- и фунгицидных веществ. Данные по этому вопросу были обобщены в материалах двух симпозиумов. По-видимому, наиболее пригодными в этом отношении являются водные растворы жирных кислот с короткой цепью углеродных атомов (уксусной, пропионовой), обработка которыми тормозит развитие микрофлоры на поверхности зерна. Однако при применении их возникают трудности как технического, так и экономического порядка. Воздействие этих кислот в дозировках, оказывающих необходимый технологический эффект сохранения влажного зерна, не влияет отрицательно на его биохимические и технологические свойства.